Мониторинг подземных вод

Мониторинг подземных вод - это система регулярных наблюдений за изменением состояния подземных вод под воздействием природных и техногенных факторов. Объектом мониторинга являются подземные воды, а также отдельные компоненты геологической среды, на которые оказывает влияние эксплуатация водозаборных сооружений. Целью мониторинга подземных вод является информационное обеспечение процессов эксплуатации подземных вод, их охраны от загрязнения и истощения, предотвращения негативных последствий влияния водоотбора на окружающую среду.

Характерная особенность мониторинга подземных вод заключается в том, что пробы подземных вод берут на анализ либо из уже имеющихся водозаборных скважин, которые используются местным населением в хозяйственных и бытовых целях, либо из специально пробуренных наблюдательных скважин. Таким образом, наблюдательная сеть мониторинга подземных вод представляет собой сеть скважин различного возраста и характера использования. К наблюдательным скважинам предъявляется ряд требований:

1) Устье скважины должно иметь инструментально определённую (например, с помощью нивелира) высотную отметку. Эта отметка контролируется 1 раз в 10 лет.

2) Конструкция скважины должна исключать загрязнение водоносного горизонта и надежно изолировать его от выше- и нижележащих водоносных слоёв. Устье скважины закрывают от несанкционированного доступа специальной крышкой.

3) Диаметр трубы скважины должен составлять от 89 до 127 мм.

Перед отбором проб воды необходимо с помощью насоса прокачать через скважину 4-5 объёмов воды. Это позволит исключить влияние металла труб на химические свойства пробы воды.

По территориальному охвату выделяют территориальный, объектный и мультиобъектный мониторинг подземных вод.

Территориальный мониторинг подземных вод проводится на территории отдельного субъекта Российской Федерации. Его целью является изучение условий питания и разгрузки местного бассейна подземных вод, изучение взаимодействия этого бассейна с поверхностными водами (реками, озерами и пр.), выявление источников техногенного загрязнения подземных вод. Собранная информация используется для развития водоснабжения на данной территории. В ходе территориального мониторинга в пределах исследуемого региона организуется сеть наблюдательных скважин. Места для бурения этих скважин выбираются с учётом следующих факторов:

-размещение, характер и размеры источников загрязнения подземных вод;

- конфигурация области загрязнения подземных вод (например, вдоль нефтепровода будет отмечаться линейная конфигурация загрязнения, вокруг промышленного предприятия - площадная);

- особенности строения местного водоносного горизонта (глубина залегания водоносных слоев, их мощность, скорость и направление подземных течений и т. п.);

- местоположение водозаборных сооружений.

Количество наблюдательных скважин в сети - непостоянно. По результатам начального этапа наблюдений определяют направление и скорость перемещения фронта загрязнения, и, исходя из этого, намечают количество новых скважин и места для их бурения. При этом в районе источника загрязнения подземных вод сеть скважин наращивается от источника вниз по течению подземных вод; в районе водозабора новые наблюдательные скважины размещаются по направлению от границы области загрязнения к водозабору.

Частота размещения наблюдательных скважин зависит от скорости течения подземных вод (чем она выше - тем чаще будут расположены скважины и тем больше будет их количество). Обычное расстояние между скважинами - 100-200 м, при этом первая, ближайшая к источнику загрязнения скважина должна располагаться от источника не более чем на 100 м.

Объектный мониторинг подземных вод, в отличие от территориального мониторинга, ведётся на небольшом участке местности вокруг водозаборов центрального водоснабжения. Таким образом, объектный мониторинг охватывает только ту площадь, в пределах которой данный конкретный водозабор влияет на местный поток подземных вод. Объектный мониторинг решает задачи по оптимизации функционирования этого водозабора, исходя из местных условий хозяйствования. Методы ведения объектного мониторинга подземных вод включают в себя регулярные замеры и прогностические обследования.

Регулярные замеры проводятся с целью постоянного слежения за состоянием водозаборных скважин, и за качеством добываемой из них воды. Регулярные замеры включают в себя:

- замер динамического уровня воды в скважине;

- замер расхода воды при водоотборе;

- определение органолептических показателей (температура, цвет, мутность, запах, вкус воды);

- определение химических показателей (водородный показатель рН, общая жесткость воды, концентрация железа, марганца, нитратов, сульфитов, хлоридов, фторидов);

- определение микробиологических показателей (число сапрофитных бактерий, титр кишечной палочки и пр.);

- определение показателей, характерных только для подземных вод (концентрация сероводорода, бериллия, бора, молибдена, мышьяка, свинца, стронция, цинка).

В каждой отдельной скважине берут не менее 1 пробы в год для оценки химических показателей качества воды, и не менее 4 проб в год для оценки микробиологических показателей.

Прогностические обследования проводятся для разработки мер по улучшению водоснабжения и по повышению качества воды в данном водозаборе. В отличие от регулярных замеров, ведущихся постоянно, прогностические замеры выполняются только при проведении в данной местности эксплуатационной разведки по оценке или переоценке запасов подземных вод на данном водозаборе.

В объектном мониторинге выделяются два особенно востребованных направления.

1 направление: мониторинг качества подземных вод на крупных городских водозаборах. При этом фиксируются следующие показатели:

- общегеологические и гидрохимические условия данного месторождения подземных вод (условия залегания водоносных слоев, минерализация вод и пр.);

- условия и факторы формирования химического состава местных подземных вод;

- изменение химического состава местных подземных вод;

- соответствие качества местных подземных вод нормативным документам, регламентирующим качество подземных вод, используемых для водоснабжения.

Требования к качеству питьевой воды различаются в зависимости от системы водоснабжения (централизованное или нецентрализованное), и от объектов контроля (вода в скважине (источнике), вода в системе водоподготовки, вода в водопроводной сети).

2 направление: мониторинг на береговых водозаборах подземных вод. Береговые водозаборы подземных вод располагаются на берегах рек или водохранилищ, и представляют собой ряд водозаборных скважин, расположенных вдоль берега. Вода в таких скважинах сильнее подвержена техногенному загрязнению, так как местный бассейн подземных вод в значительной степени подпитывается речными водами. Для того чтобы получить представление о загрязнении подземных вод, приуроченных к бассейну данной реки, в дополнение к имеющимся водозаборным скважинам бурят наблюдательные скважины, не использующиеся для водоснабжения населения. Между рядом водозаборных скважин и береговой линией должно быть не менее двух наблюдательных скважин. Для мелких и средних рек также организовывают 1 наблюдательную скважину на противоположном от водозабора берегу. Кроме того, на самой реке организовывают водомерный пост для постоянного замера уровней воды в реке. Эти данные необходимы, чтобы оценить вклад данной реки в питание местного бассейна подземных вод.

Помимо территориального и объектного мониторинга подземных вод в некоторых нормативных документах и литературных источниках используется термин «мультиобъектный мониторинг».

Мультиобъектный мониторинг подземных вод представляет собой наблюдение за несколькими близкорасположенными водозаборами, взаимосвязанными между собой и относящимися к одному бассейну подземных вод. Методы и средства ведения этого мониторинга аналогичны используемым при объектном мониторинге.

Оборудование, применяемое при мониторинге подземных вод, включает в себя уровнемеры для измерения уровня воды в скважине - они могу быть как автоматическими, монтируемыми в устье скважины, так и ручными, опускаемыми в скважину на тросе.

Помимо уровнемеров, также используются термометры (для измерения температуры воды в скважине), пробоотборники (для взятия пробы воды), расходомеры (для определения дебита скважины). Для накопления и фиксации измеренных параметров используют различные регистраторы данных.